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如图所示,AB为一对平行板,板间存在匀强电场,板长L=16cm,两板间距离d=1...

如图所示,AB为一对平行板,板间存在匀强电场,板长L=16cm,两板间距离d=16cm,两板间电势差UAB=+1200V.带电粒子的电荷量为q=+1.0×10-10C、质量m=1.0×10-20kg,该粒子沿电场中心线CD以初速度υ=4×106m/s垂直电场线射入电场.AB板右侧MN、PQ区域存在水平向右的匀强电场,MN与PQ间的电势差为1200V(粒子的重力不计)
(1)求粒子从AB间匀强电场射出时速度的方向及大小.
(2)求粒子射出PQ时的动能.

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(1)粒子沿电场中心线CD以初速度υ=4×106m/s垂直电场线射入电场,做类平抛运动,由运动的分解法可知:水平方向做匀速直线运动,竖直方向做匀加速运动,由牛顿第二定律 运动学公式结合求解粒子离开AB板间电场时竖直方向的分速度vy,粒子从AB间匀强电场射出时速度的大小v=,tanα=,求出速度v与水平方向的夹角. (2)粒子MN与PQ间的电场中,电场力做功为qU,根据动能定理求解粒子射出PQ时的动能. 【解析】 (1)粒子在平行板AB间运动时做类平抛运动,则有 水平方向:L=vt, 竖直方向:vy=at,a= 解得 vy= 则粒子从AB间匀强电场射出时速度大小为 v== 代入解得,v=5×106m/s 设速度方向与水平方向夹角为α,则tanα== 代入解得,tanα=,得α=37°. (2)粒子MN与PQ间的电场中运动时,根据动能定理得   qUAB=Ek- 解得,Ek=1.25×10-8J. 答:(1)粒子从AB间匀强电场射出时速度大小为5×106m/s,方向与水平成37°; (2)粒子射出PQ时的动能是1.25×10-8J.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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